اصول لوله کشی(Piping)

اصول لوله کشی(Piping):

اصطلاح «Piping» عموماً در مسائل مربوط به انتقال سیال از طریق لوله , اتصالات مربوطه و شیرآلات بکاربرده می شود . باتوجه به اینکه لوله جزء اصلی لوله کشی را تشکیل می دهد ابتدا به شرح آن می پردازیم :

لوله ها :

محصولاتی که بصورت تیوپ عرضه می شوند , عموماً « لوله » یا « تیوپ» نامیده می شوند.تیوپ ها که کاربرد آن درمبدل ها ،بویلرها ،قطعات ابزار دقیق و ماشین آلات است، توسط قطر خارجی و ضخامت جداره بر حسب یک هزارم اینچ یا «BWG» مشخص می گردند. در حالیکه لوله ها توسط «قطر نامی لوله»وضخامت برحسب «Schedule Number» شناسائی می شوند.البته در استانداردهای مختلف تقسیم بندیهای متــعددی در این زمینه صورت گرفته است, بدین دلیل در ابتدا به تشریح استانداردها می پردازیم : 

استانداردهایPiping  :

استانداردها و کدها برای سرویس های مختلف توسط موسسات استاندارد بین المللی تهیه و توزیع میگردد.این استانداردها شامل نحوه ساخت لوله،نحوه استفاده،طراحی،انشعاب،اتصال ،نحوه نصب و نحوه تست خطوط لوله می باشند.در تهیه این استانداردها مهمترین مطلبی که مورد نظر بوده «ایمنی» در هنگام استفاده و کارکرد است .

این استانداردها بسته به شرایط از گذشته تا کنون تکمیل تر شده و در حال تغییر بوده اند.

انجمن های مختلف در زمینهPiping  استانداردهائی ارائه کرده اند که از جمله می توان به موارد زیر اشاره نمود :

ASME ASTM ANSI AWWA API

American Standards in Mechanical Engineering American Society for Testing and Materials American National Standards Institute American Water Works Association American Petroleum Institute

استانداردهای دیگری نیز در لوله کشی مورد استفاده قرار می گیرند تا استانداردهای فوق را تکمیل نمایند ، از جمله این استانداردها می توان به موارد زیر اشاره نمود :

PPI AWS PFI MMS

Plastic Pipe Institute American Welding Society Pipe Fabrication Institute Manufacturers Standardization Society of Valve and fitting Industry

استاندارد «ASME»  استانداردی است که عمومیت بیشتری دارد. این استاندارد لوله کشی در کاربردهای گوناگون را تقسیم بندی و توضیح داده است :

B31.1 B31.2 B31.3 B31.5 B31.9

Power Piping Fuel Gas Piping Chemical Plant And Petroleum Refinery Piping Refrigeration Piping Building Service Piping

لوله ها در کلاسهای متفاوت و بسته به کاربرد تولید و عرضه می شود.بطورکلی محصولات لوله به چند نوع اصلی تقسیم شده اند.هریک از این گروهها نیز به بخشهائی ریز می گردند.نمونه ای از این دسته بندی به شرح زیر است :

دسته بندی اصلی لوله ها
نوع لوله	کاربرد
استاندارد Standard	لوله های ساختمانی،سرویس های کم فشار ، سرویس های مبرد و…
تحت فشارPressure	سرویس های مایع ، گاز یا بخار با دما و فشار نسبتاً بالا
خطوط Line	لوله با سر مسطح یا رزوه شده برای خطوط لوله نفت ، گاز یا بخار
آب تمیز Water Well	لوله های مورد  مصرف در پمپ ها، توربین ها و..
متفرقه	جهت مصارف گوناگون مانند : سرویس های فلاشینگ

سایز ، طول و ضخامت لوله ها :

لوله ها در سایزهای مختلف از قطر ۲/۱ اینچ تا ۸۰ اینچ عرضه می گردند. سایزهای ۸/۱ تا ۲/۱ معمولاً برای سرویس خطوط ابزار دقیق مورد استفاده قرار می گیرند. سایزهای ۴/۳ تا ۲ اینچ نیز جهت استفاده در مبردها کاربرد دارند. اندازه ۲/۱ اینچ جزء سایزهائی است که بسیار زیاد مورد استفاده قرار می گیرد.

سایزهای ۴/۱ ۲،۱/۱ ۲،۲/۱ ۳،۲۲و۲۶ جز در مواردی که اتصال به Equipment داشته باشیم ، توصیه نشده است و باید بلافاصله پس از لوله متصل شده به دستگاه ، نسبت به تغییر اندازه به یک سایز بالاتر اقدام گردد. سایز ۲/۱ ۲ ممکن است برای اتصالات Fire Hydrants و شیر کنترل استفاده گردد.

معمولاً لوله ها در طولهای ۶ یا ۱۲ متری تولید می شوند. وزن لوله و قطعات نیز بر حسب قطر لوله ویا مشخصات اتصالات در جداولی ارائه می گردد.

سایز لوله ها بر حسب NPS ( Nominal Pipe Size)  یا سایز نامی بیان می شود .همچنین بر اساس استاندارد ASME لوله در سه کلاس ضخامتی تولید می شود :

۳- Double Extra Strong

2-Extra Strong ( XS)

1-Standard (Std)

استاندارد ملی آمریکا دسته بندی دیگری کرده و ضخامت را برحسب Schedule Number بیان می کندو مشخصات ابعادی لوله را بر حسب قطر خارجی و SCH را ارائه می کند:

جنس لوله ها:

جنس لوله ها با توجه به نوع سرویس و شرایط کارکرد تعیین می شود. و به همین دلیل لوله در جنس های مختلف تولید و عرضه می شود. پس ابتدا به بررسی انواع فولادها می پردازیم :

انواع فولادها

کربن استیل : فولادی که عناصر آلیاژی آن کمتر از ۱% و ماکزیمم مقدار کربن آن ۰٫۲۵% باشد را فولاد کربن استیل می نامند.در این میان نیز عددی بنام «کربن معادل» تعریف می شود که روشی جهت تمییز فولادهاست و به صورت زیر تعریف می شود:

CE=%C+%Mn/6+ (%Ni+%Cu)/15+ (%Cr+%Mo+%V)/5

و بر طبق این مشخصه، کربن معادل فولاد کربن استیل نباید بیشتر از ۰٫۴۳  باشد.فولاد کربن استیل بر اساس عملیات حرارتی که روی آن انجام می گیرد ( ریخته گری ، شکل دهی و…)به انواع مختلف تقسیم می گردد.

این جنس لوله بطور متداول مورد استفاده قرار می گیرد و بر طبق استاندارد ASTM با دو کد A53,A106 مشخص می شود. ترکیب شیمیائی این دو ، همسان بوده ولی نوع عملیات حرارتی که روی آن انجام می گیرد متفاوت است و هریک ، در دو گرید A,B تولید می شوند که نوع B دارای استحکام بیشتری است، ولی نرمی آن کمتر است.به همین دلیل گرید A برای خمش سرد و کویلهای بسته توصیه می شود.ترکیب شیمیائی کربن استیل بر اساس کد آن در استاندارد ASTM و جداول مربوطه مشخص می شود.بطور مثال :

A106 Gr.B SMLS

حرف A نمایانگر فولاد است ، عدد ۱۰۶ نوع آن را نمایش می دهد که مقدار عناصر آلیاژی در جداولی توسط ASTM تهیه شده است. گرید B نیز همانطور که توضیح داده شد نوع عملیات حرارتی انجام یافته روی آن است.در جدول استاندارد می توان برای این فولاد مشخصات زیر را پیدا نمود:

MPa	psi	Property
415	60,000	Min. Tensile Strength
240	35,000	Min. Yield Strength

فولاد Killed Carbon : نوعی کربن استیل است که روی آن عملیات اکسیژن زدائی صورت گرفته و اصطلاحاً آرام شده است.این عمل باعث افزایش مقاومت در دماهای پایین می شود.

فولادLow Alloy :نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر آلیاژی آن پائین است.اصولاً این عناصر باعث تقویت خواص فولاد ، از قبیل : کاهش ضریب انبساط ، مقاومت در فشارهای بالا ،افزابش مقاومت در برابر خوردگی و… می گردند.دو نمونه از این نوع فولادها در زیر آمده است :

A335  Gr. P11 : %1.25 Cr   &  %۰٫۵ Mo

A335  Gr. P22 : %2.25 Cr   &  %۱  Mo

برای دو گرید فوق، مقادیر مقاومت تنش به صورت زیر معین شده است:

TENSILE REQUIREMENTS
Minimum tensile strength		Minimum yield strength
ksi	MPa	ksi	MPa
60.0	415	30.0	205

فولاد آلیاژی : اگر درصد عناصر آلیاژی در فولاد از یک حد خاصی بالا باشد، آنرا فولاد آلیاژی می نامند.

افزودن نیکل باعث تغییر ساختمان کریستالی شده و شکل پذیری ، چقرمگی و قابلیت جوشکاری فولاد را افزایش می دهد.همچنین باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی محیطی می گردد. مولیبدن (Mo) باعث افزایش مقاومت در برابر خوردگی های حفره ای و شکافی (Crevice & Pitting) می شود.کربن و نیتروژن نیز مقاومت فولاد را افزایش می دهند.

نمونه ای از این فولاد در زیر آمده است  :

A312  Gr. TP304

استنلس استیل Stainless Steel  : نوعی فولاد آلیاژی است که درصد عناصر نیکل و کروم آن نسبت به بقیه عناصر آلیاژی بالاست .بطور کلی اگر میزان کروم فولاد از ۱۱ درصد بیشتر باشد ، آنرا Stainless Steel  می نامند.این مقدار کروم باعث می شود که هنگام خوردگی، لایه نازکی روی فولاد تشکیل شود و همین لایه باعث جلوگیری از خوردگی های بعدی می شود و عملاً باعث ترمیم خوردگی می شود . همچنین S.S در برابر حرارت نیز مقاومتر است.

بیش از ۲۰۰ گرید مختلف برای استنلس تعریف شده است که مقاومت در برابر حرارت و خوردگی و مشخصات مکانیکی متفاوتی دارند و در ۵ دسته طبقه بندی شده اند که از شرح آنها صرف نظر می کنیم.

فولاد گالوانیزه : فولادی است که روی آن را با روکشی از «روی» پوشش می دهند که آنرا در برابر عوامل محیطی همچون زنگ زدگی محافظت می کند.در سایت اوره و آمونیاک ،اکثر ساپورت ها روکش گالـوانیزه دارند.همچنین جهت انتـقال آب آشامیدنی ، هوای ابـــزار دقیق از لوله های گالوانیزه استفاده می شود.

A53 GR.B / GALV   -

این نوع لوله برای فشارهای پائین و دماهای نسبتاً پائین مناسب است.در مورد نام گذاری نیز ، فلز پایه کربن استیل A53 گرید B است و GALV. هم نمایانگر روکش گالوانیزه آن.

بطور کلی از مواد مختلفی بعنوان روکش برای لوله ها استفاده می شود. این روکش ها به دو قسمت عمده تقسیم می شوند :یکی روکش هائی هستند که سطح لوله را بصورت شیمیائی تغییر نمی دهند و دیگری روکش هائی که تاثیر شیمیائی روی لوله دارند. روکش های نوع اول خود به چند دسته مختلف تقسیم می شوند که از آن جمله می توان به روکــــش های فلزی و غیر فلزی اشاره نمود.روکش های نوع دوم نیز به دو دسته تقسیم می شوند:روکش های با تغییر شیمیائی و روکش های با تغییر فیزیو-شیمیائی. در زیر چند نمونه از روکش ها آمده است :

رنگ کاری ، قـــــــیراندود کردن ، رنگ زدن با اســــــپری های تقویت شده با فـلزهای گوناگون ، روکش اتیل سیلیکات، Sherardizing،Chromizing ،  Phosphating

چدن : ترکیبی از آهن و کربن که درصد کربن آن بالای ۲٫۲ % است . عمده ترین نوع چدن ، چدن خاکستری است.از مزیت های آن می توان به پائین بودن نقطه ذوب و ریخته گری آسان اشاره نمود.جنس بدنه اکثر شیرآلات از چدن است.

شیشه Borosilicate : قدیمیترین نوع شیشه که در مقابل حرارت مقاوم است و جهت ساخت Sight Glass ، شیشه گیج بویلر(Boiler Gauge Glass) و… مورد استفاده قرار می گیرد. این شیشه در برابر واکنش های شیمیائی نیز مقاوم است..

· سایر مواد: موادی چون مس،آلومنیوم و… نیز به دلایل مختلف مورد توجه قرار می گیرد. علاوه بر این، لوله های PVC ، پلی اتیلنی و کلاً لوله های پلاستیکی نیز در Piping مورد استفاده قرار می گیرند.

استاندارد API 5L : این استاندارد نیز مانند استاندارد ASTM ، لوله های با مشخصات و گریدهای مختلف معرفی می کند. بیشترین گرید استفاده شده، گرید B می باشد که اغلب برای لوله های با قطر بیشتر از ۸” از آن استفاده می شود. مشخصات این گرید به شرح زیر است :

API 5L  GR.B

TENSILE REQUIREMENTS
Minimum tensile strength		Minimum yield strength
ksi	MPa	ksi	MPa
35.0	241	60.0	413

همچنین از این گرید می توان بجای گرید A 106 GR.B استفاده نمود.

روشهای اتصال لوله ها :

 عمده روشهایی که برای اتصال لوله ها بکار می رود را میتوان در سه دسته اصلی تقسیم بندی کرد, دو روش بصورت جوشی و  روش  دیگر بصورت پیچی است .این سه روش عبارتند از :

·   BUTT WELDED

·   SOCKET WELDED

·   SCREWED

اتصال BUTT WELD  :

در این روش که به روش « جوش لب به لب » نیز موسوم است, دو لوله در راستای هم قرار داده می شوند و در فاصله مناسبی از یکدیگر خال جوش خورده و سپس توسط جوشی پیوسته به هم متصل می شوند . البته قبل از انجام اتصال دو انتهای لوله پخ زده می شود که به آماده سازی لبه (Edge Preparation) موسوم است. در زیر مشخصات پخ ایجاد شده و نمونه ای از این نوع جوش ، آورده شده است :

برای لوله با ضخامت بیش از ۴/۳ اینچ

برای لوله با ضخامت کمتر از ۴/۳ اینچ

نوع پخ ایجاد شده بر طبق استاندارد ASTM B16.25 همانطوریکه بیان شد در هنگام جوشکاری لوله ها و اتصالات ابتدا دو لوله در امتداد هم قرار می گیرند, سپس بوسیله جوشهای موقت دو لوله در حالت هم محوری ، ثابت می شوند که به این عملیات اصطلاحاً FITUP گفته می شود. پس از انجام جوشکاری اصلی , جوشهای موقت از لوله جدا می گردند. شکل زیر نمونه ای از FITUP را نمایش می دهد.  روش های جوشکاری و تعداد لایه های جوش , که اصطلاحاً « پاس جوش » نامیده می شود,بسته به نوع فلز و شرایط کاری آن , در مدارک مخصوصی توضیح داده می شود. اتصال SOCKET WELD : در این نوع اتصال یکی از لوله ها در داخل اتصالات دیگر قرار گرفته و دور تا دور آن با فلز جوش پر می شود. در این نوع اتصال انتهای لوله ها صاف ساخته می شود.در زیر شکلی از این نوع اتصال آمده است :

مهمترین SPEC در جوشکاری WELDING PROEDURE SPEC. یا همانWPS می باشد که بسته به نوع مواد , نوع جوشکاری مشخصات BEVEL ، شرایط پیش گرم کردن قبل از جوشکاری , مشخصات الکترود و… در آن موجود است.

در آماده سازی لبه و پروسه جوشکاری و عملیات جوشکاری , رعایت برخی از نکات الزامی است که در مدارک و استانداردها توضیح داده شده است.

در اینجا نمونه ای از این موارد آمده است :

§    در اتصالات Butt , شکل انتهای لوله (End Profile)  برای لوله ها و اتصالات باید مطابق با استاندارد ASME B 16.25 باشد.

§    اگر ضخامت لوله کمتر از ۲۵ میلیمتر باشد, شکل انتهای لوله باید Single Bevel باشد.

§    در اتصالات Socket بین انتهای Socket و لوله فاصله ۳-۱ میلیمتر حفظ شود.اطلاعات بیشتر در استاندارد ASME B13.3 & ASME B31.1 موجود است.

§    حداقل ۲۰ میلیمتر از انتهای پخ شده لوله باید عاری از انواع آلودگیها باشد.

§    اگر سطوح خارجی دو لوله هم محور نشده باشند, جوشکار باید بین آنها را TEPERED نماید. این کار با زاویه ۳۰ درجه و بر اساس استاندارد ASME B31.3 صورت می گیرد.

§    FITUP باید توسط جوشکار ماهر و با همان الکترود معرفی شده برای جوش اصلی (ROOT PASS) انجام پذیرد.

§    TACK WELD نباید به ریشه آسیب برساند.

§    تعداد TACK WELD ها به سایز لوله بستگی دارد و عموماً بر طبق جدول زیر محاسبه می شود

۲   Tack for 2” and Smaller Pipe Diameter

4   Tack for 3” to 12” Pipe Diameter

6   Tack for 14” and Larger Pipe Diameter

§    از Tack Weld نباید برای هم محور نمودن لوله های Low Alloy  یا High Alloy و لوله های غیر آهنی استفاده کرد و در عوض باید از یک تکه فلز هم جنس , جهت نگهداری لوله استفاده نمود.

§    قطر الکترود برای جوش پاس اول ۲٫۶ میلیمتر پیشنهاد می شود و نباید از ۳٫۲ بزرگتر باشد.

§    نفوذ جوش در داخل لوله نباید از ۳ میلیمتر بیشتر باشد.

§    جوشکاری لوله ها باید بطور پیوسته انجام پذیرد و اگر وقفه زمانی ایجاد گردد, باید قبل از ادامه جوشکاری ،طبق WPS ( WELDING PROCEDURE SPEC.) شرایط پیش گرم رعایت شود.

§    در هنگام جوشکاری باید از ایجاد هرگونه شُک ضربه ای و ارتعاش جلوگیری بعمل آید.

§    برای سرویسهای با دمای کاری بالا که لوله از جنس استنلس استیل یا آلیاژی است , قط الکترود نباید از ۴ میلیمتر بیشتر باشد.

§    دو جوشکار نباید بطور همزمان در دو پاس مختلف در یک سرجوش کار کنند.

§    حداکثر ارتفاع جوش که اصطلاحاً «CAP» نامیده می شود, نباید از ۳ میلیمتر بیشتر باشد.

§    عملیات جوشکاری نباید در شرایط آب و هوائی نامناسب(باران, برف, بادهای شدید و…) صورت گیرد.در غیر اینصورت باید از حفاظ مناسب استفاده شود.

§    در شرایطی که دما از ۱۰ درجه سانتیگراد پائینتر باشد , عملیات پیش گرمایش تا این دما صورت گیرد؛حتی اگر در WPS اشاره نشده باشد.

§    عملیات HEAT TREATMENT  یا پیش گرمایش که به منظور آماده سازی لوله جهت عملیات جوشکاری است, توسط القاء حرارتی با المنتهای حرارتی یا سوختن گاز اکسی استیلن یا اکسی پروپان , البته در صورتیکه کارفرما تائید نماید, صورت می گیرد.

§    شرایط دمائی پیش گرمایش باید در طول مدت جوشکاری حفظ شود و پس از عملیات جوشکاری جوش پوشانده شود تا به تدریج سرد گردد.

§    عملیات حرارتی موضعی به جهت نصب ساپورت یا نصب اتصال صورت می گیرد باید بر طبق WPS باشد. این عملیات را اصطلاحاً POSTWELD HEAT TREATMENT (PWHT) می نامند.

§    همه ترمو کوپلها که جهت اندازه گیری دما نصب می شود باید به اندازه کافی عایق گردد تا اشتباهی در اندازه گیری صورت نگیرد.

اتصالات(Fitting) :

جهت انشعاب گیری ، تغییر مسیر لوله ها , بستن خطوط , تغییر سایز لوله و… از اتصالات استفاده می گردد.زانوئیها ,فلنج ها , کوپلینگ ها وانشعابات (Boss) جـــــــزو اتصالات به حساب می آیند.بسته به نوع اتصال که لب به لب , ساکتی یا پیچی باشد نوع اتصالات نیز تفاوت می کند. در ادامه انواع اتصالات را توضیح خواهیم داد.

برحسب نسبت فشار (Pressure Rating) خطوط, استانداردهای متفاوتی برای اتصالات تعریف شده است بعنوان مثال استاندارد ASME B 16.9 برای انشعابات با کاربرد عمومی مناسب بوده و استاندارد ASME B 31 برای خطوط با فشار بالا تمهیداتی در نظر گرفته است.

در جدول زیر دسته بندی این استاندارد ها آمده است.

Liquid transportation systems for Hydrocarbons, Liquid Petroleum gas, …	ASME B31.4
Refrigeration piping	ASME B31.5
Power piping	ASME B31.1
Chemical plant & petroleum refinery piping	ASME B31.3
Gas transmission & Distribution piping Systems	ASME B31.8

زانوئیها (Elbows) :

جهت چرخش جریان به اندازه ۹۰ یا ۴۵ درجه از زانوئیها استفاده می گردد. ولی علاوه بر این اندازه ها در طراحی های خاص زانویی با درجه های غیر متعارف و بصورت سفارشی نیز ساخته می شود.

اتصالی که باعث برگشت ۱۸۰ درجه ای جریان می شود «برگشت» یا Return می نامند که به نوعی آنرا می توان جزو زانوئیها طبقه بندی نمود.برگشت ها در ساخت کویل های مبدل های حرارتی و Vent مخازن مورد استفاده قرار می گیرد.

زانوئی ۴۵ درجه	زانوئی ۹۰ درجه	برگشت

بسته به شعاع چرخش , دو نوع زانوئی ساخته و عرضه می گردد که عبارتند از «شعاع بلند» و «شعاع کوتاه» (Long-Radius , Short Radius) . زانوئیهای شعاع بلند با شعاع ۵/۱ برابر قطر نامی لوله و برای سایزهای ۴/۳ به بالا و زانوئیهای شعاع کوتاه با شعاع برابر قطر نامی لـــــوله می باشند.استاندارد ASME B16.9  برای شعاع بلند و ASME B 16.28  برای شعاع کـــــوتاه اندازه های استاندارد را بیان نموده است. اندازه استاندارد هریک از انواع زانوئیها ضمیمه این گزارش آمده است. یک نوع از زانوهای ۹۰ درجه ضمن تغییر جهت در مسیر سایز لوله را نیز تغییر می دهد که آن را «زانوی کاهنده» می نامند.شعاع زانوئی کاهنده ۵/۱ برابر قطر نامی انتهای بزرگتر است..

زانوئی کاهنده

ماتیرها (Miters) :

برای تغییر مسیر لوله های بزرگتر از ۱۰ اینچ که در فشار پائین کار می کنند و افت فشار در آنها زیاد مهم نباشد , با استفاده از چند تکه لوله که زاویه ۹۰ درجه را تامین می نماید , درست می شود. مایترها ممکن است از دو , سه یا چند تکه درست شوند . هر چقدر تعداد تکه ها زیاد باشد مقاومت هیدرولیکی مایتر کم می شود. بطور کلی مقاومت در برابر جریان یک ماتیر سه تکه تقریباً دو برابر زانوی شعاع بلند معادل می باشد ولی از لحاظ اقتصادی مایتر باصـــرفه تر از زانوئی مشــــابه می باشد.

نحوه نمایش یک مایتر در نقشه بصورت زیر است:

۴-CUT MITRE BEND SAW BE 15.9mm THK 56”

که نشان دهنده یک مایتر چهار تکه ،با انتهای پخ شده با ضخامت ۱۵٫۹ میلیمتر با سـایز ۵۶ اینچ می باشد.

سه راهی ها (Tees):

برای انشـــــعاب گیری از خطوط اصلی از سه راهی ها استفاده می شود. انشعاب گرفته شده می تواند هم دارای زاویه ۹۰ درجه باشد و هم می تواند بصورت ۴۵ درجه از آن جــــدا شود. همچنین انشعاب گرفته شده می تواند با قطری برابر قطر خط اصلی باشد و یا با قطری کمتری از قطر خط اصلی. درصورتی که انشعاب گرفته شده ۹۰ درجه باشد آنرا Straight Tee یا «سه راهی مستقیم» می نامند .اگر قطر انشعاب گرفته شده کمتر از قــــطر خط اصلی باشد آنرا « سه راهی کاهنده» یا Reducing Tee می نامند.نوع دیگری از سه راهی که کـــــاربرد خاص دارد Bullhead می باشد که در آن قطر فــــــرعی از قطر اصلی بزرگتر است و به ندرت مــــــــورد استفاده قرار می گیرد.در سه راهی های کاهنده قطر انشعاب نمی تواند کمتر از نصف قطر لوله اصلی باشد.

انواع دیگری از انشعاب گیری وجود دارد که به روش Bonney Forge ساخته می شوند که عبارتند از WELDOLET,SOCKOLET,ELBOWLET .

در زیر توضیح هر کدام از موارد فوق آمده است:

اتصال WELDOLET :

انشعابی روی لوله اصلی است که روی لوله قرار می گیرد و یک انشعاب ۹۰ درجه باندازه سایز لوله اصلی یا کوچکتر از خط اصلی می گیرد.محدوده استفاده از این نوع انشعاب برای ســــایز لوله های با NPS 8/3 اینچ تا ســــــــایز ۶۰  اینچ می باشد.اصطلاح WELDOLET  مخفف WELD OUTLET می باشد.

شکل WELDOLET

این انشعاب استاندارد سازی نگردیده است ولی از استاندارد ASME B31.3 می توان کمک گرفت. معمولاً از متریال ASTM A 105-A 350 –A 182 جهت ساخت آن استفاده می شود.

اتصال SOCKOLET :

 این اتصال نیز همانند اتصال WELDOLET است با این تفاوت که انشعاب فرعی با اتصال «ساکتی» به آن متصل می شود. SOCKOLET نیز مخفف دو کلمه SOCKET OUTLET می باشد.

محدوده استفاده از این اتصال بسته به فشار کاری دارد و اندازه آن بر طبق استاندارد ASME B16-11 می باشد. برای کلاسهای تا سه هزار پوند اتصال از ۸/۱ اینچ تا ۴ اینچ می توان انشعاب گرفت و تا کلاس شش هزار از ۴/۱ اینچ تا ۲ اینچ می توان از آن استفاده نمود.

نوع پیچی آن (Threaded) نیز به شکل زیر مورد استفاده قرار می گیرد.

اتصال ELBOLET :

یک انشعاب کاهنده که بر روی زانوئی ها ( شعاع بلند یا کوتاه) ایجاد می کند.این اتصال نیز در سه نوع Socket,Butt,Thread  ساخته می شود.

انشعاب  LATROLET :

مشخصات این نوع اتصال به شرح زیر است :

انتهای پخ شده طبق استاندارد ASME B16-25

برای نوع «ساکتی» از استاندارد ASME B 16-11

نوع Threaded طبق استاندارد ANSI B1-20-1

CAP :

جهت مسدود سازی خطوط از CAP استفاده می شود. این اتصال نیز همانند سایر اتصالات در سه حالت BUTT WELD,SOCKET WELD,THREADED ساخته می شود.

در صورتی که CAP  نوع پیچی از بیرون رزوه شده باشد آنرا پلاگ(PLUG) می نامند.

کاهنده ها (REDUCER) :

هنگامیکه بخواهیم دو لوله با قطرهای متفاوت را به همدیگر متصل نمائیم از REDUCER استفاده می کنیم.کاهــــــــــــنده ها در دو فرم هم مرکز (CC:CONCENTRIC) و خارج از مرکز (ECC:ECCENTRIC) ساخته می شوند.

اتصالات پیچی (SCREWED) :

اتصالات پیچی که در لوله کشی های ساختمانی کاربرد وسیعی دارند معمولاً از جنس آهن نرم و چدن ساخته می شوند.در کاربردهای صنعتی نیز , اتصالات گالوانیزه کلاس ۱۵۰و۳۰۰ و شیرهای در همین کلاس و در خطوط هوا و آب آشـــامیدنی(INSTRUMENT AIR & POTABLE WATER) بکار می روند.ولی بطور کلی اتصالات جوشی در سایت بر اتصالات پیچی ترجیح داده می شود.در زیر برخی از اتصالات پیچی توضیح داده شده است :

اتصال FULL COUPLING :

جهت اتصال دو لوله رزوه دار به همدیگر بکار می رود.این اتصال همچنین در لوله کشی «ساکتی» نیز به کار برده می شود.نوع دیگری از این اتصال REDUCER COUPLING است که دو لوله با شعاعهای متفاوت را به همدیگر متصل می کند. اتصال NIPPLE نیز همین عمل را انجام می دهد با این تفاوت که عمل اتصال بین دو اتصال را برقرار می کند.در زیر تصویری از REDUCER COUPLING و HEXAGONAL NIPPLE نشان داده شده است :

اتصال TANK NIPPLE :

جهت ایجاد یک انشعاب پیچی به روی مخازن با فشار پائین بکار می رود.در سه گونه متفاوت ساخت و عرضه می شود که یکی دارای دو سر رزوه و یک قسمت میانی بدون رزوه است, دومین نوع آن یک تکه لوله با رزوه پیوسته است، و در آخر نوع سوم آن یک تکه لوله با یک سر رزوه شده است.معمولاً طول این اتصال ۶ اینچ می باشد.

اتصال THREDOLET :

نوعی از اتصالات Bonny Forge است .جهت انشعاب گیری ۹۰ درجه بوده و ساختمان آن شبیه WELDOLET,SOCKOLET است. بیشتر جهت انشعاب گیری از درپوش لوله ها وسرمخازن از نوع «سر تخت» آن استفاده می شود.

اتصال SWADGED NIPPLE : یک اتصال کاهنده برای اتصال یک لوله بزرگتر و یک لوله با قطر کمتر بکار می رود.از این اتصال می توان در موارد زیر استفاده نمود : اتصال لوله کشی پیچی به پیچی لوله کشی پیچی به لوله کشی BUTT WELD لوله کشی BUTT WELD به نازل پیچی روی تجهیزات
روی نقشه نوع سرهای SWAGE با علائم اختصاری بیان می شود. که در جدول مقابل این اختصارات آمده است.بطور مثال : NIPPLE TBE SMLS SCH 80 L=75mm ASTM A53 GR.B/GALV که نشان دهنده یک NIPPLE با دو انتهای پــــــــیچی می باشدو دیگر مشخصات نیز شامل «اسکچوئل»، طول و متریال است.	Plain both ends Plain large end Plain small end Beveled both ends Beveled large end Beveled small end Threaded both ends Threaded large end Threaded small end Beveled one end Plain one end Beveled one end P.B.E P.L.E P.S.E B.B.E B.L.E B.S.E T.B.E T.L.E T.S.E B.O.E P.O.E B.O.E
اتصال UNION : در برخی موارد با توجه به دو سر رزوه بودن لوله ها واتصالات , موقع باز و بسته نمودن آنها , اتصالی لازم است تا خللی در اتصالات دیگر پدید نیاورد. این اتصال همان UNION است که امکان نصب آسان , جداکردن لوله ها, شیرآلات یا  اتصالات مخازن را در سیستم لوله کشی پیچی فراهم می کند. UNION ها ممکن است بصورت ترکیبی با یک اتصال دیگر عرضه شوند. مانند UNION ELBOW  و UNION TEE ها

اتصال HEXAGON BUSHING :

جهت اتصال یک لـــــوله به یک اتصال بزرگتر بکار می رود. کاربرد عمده آن در اتصالات ابزار دقیق است.باتوجه به شکل ساده آن می توان آنرا با یک سوراخ کاری و قلاویز زدن سوراخ ایجاد شده تولید نمود.این اتصال در خطوط کم فشار بکاربرده می شود. اتصالات دیگری همچون  زانوئیها سه راهیها از نوع پیچی نیز وجود دارد که از شرح آنها صرف نظر می کنیم. در حالت عادی رزوه های روی اتصالات داخلی می باشند ,ولی چنانچه رزوه ها بر روی اتصال زده شوند اصطلاحاتی چون « نر و مادگی» به نام این اتصالات اضافه می گردد.

رزوه های روی اتصالات پیچی بر اساس ASME B 1.20.1 و API 5B استانداردسازی شده اند.عموماً دو نوع رزوه برای لوله و اتصالات تعریف می شود : «همگرا» و «مستقیم».تعداد رزوه در اینچ هر دو نوع یکسان است .اکثر اتصالات پیچی دارای رزوه های همگرا می باشند.رزوه همگرا با علامت اختصاری NPT که مخفف Taper Pipe Thread است,مشخص می شود.نوعی از رزوه اصلاح شده موجب تداخل کامل رزوه ها (تماس فلز با فلز) می شود و مانع نشتی از میان درزهای مارپیچ می گردد که در این صورت علامت مشخصه آن NPTR است.(Rigid Mechanical Joint for Railings)

علامت مشخصه رزوه های مستقیم نیز NPS است که مخفف Straight Pipe Thread است.

مشخصات رزوه های NPT در زیر آمده است :

فلنج ها :

در برخی موارد جهت اتصال لوله به تجهیز یا لوله به لوله از اتصال فلنجی استفاده می شود.این اتصال به جهت آسانی نصب و جداشدن ، در مواردی کاربرد دارد که لازم است خط بصورت متناوب جهت بازدید یا تعمیر باز و بسته شود . اتصال پمپ ها ، کمپرسورها،مبدلهای حرارتی ، راکتورها و … به خطوط لوله توسط فلنج هائی صورت می گیرد که توسط استاندارد ASME B16.5 و API 6 B یکسان سازی شده است. یکی از مواردی که در فلنج ها اهمیت زیادی دارد کلاس فشاری فلنج است. کلاس فشاری به سایز لوله ، فشار و دمای سیال درون خط ، خود سیال و مواردی از این دست بستگی دارد ولی بطور کلی می توان کلاس فشاری را بوسیله جدول زیر به همدیگر ربط داد :

دیگر مساله مهم در فلنج ها صورت فلنج (Flange Facing) است که به دلیل آب بندی متفاوت کاربردهای خاص خود را دارند. صورت فلنج می تواند دارای شیار ، برجسته یا صاف باشد . در زیر دسته بندی انواع فلنج ها بر حسب « صورت فلنج» آمده است :

Raised Face

Flat Face

Ring-Joint Face

Lap-Joint Face

Ring-Joint Face :

جهت سرویس های با دما و فشار بالا بسیار مناسب است ولی گرانتر از بقیه نوع ها می باشد. هر دو جفت فلنج که به هم متصل می شوند ، از لحاظ شکل و اندازه یکسان هستند . یک رینگ نیز در شیار بین دو صورت قرار می گیرد.یکی از مزیت های این فلنج عدم برخورد دو صورت فلنج به همدیگر است.

جدول زیر ابعاد فلنج برای کلاس ۱۵۰ را آورده است.

 ابعاد به میلیمتر است.

Size	Diameter of raised portion	Pitch diameter of groove	Depth of groove	Width of groove	Radius at bottom	Approximate dist. between Flanges (mm)	Ring number
NPS	K	P	E	F	r
1	63,5	47,62	6,35	8,74	0,8	4,1	R15
1 1/4	73,2	57,15	6,35	8,74	0,8	4,1	R17
1 1/2	82,5	65,07	6,35	8,74	0,8	4,1	R19
2	101,6	82,55	6,35	8,74	0,8	4,1	R22
2 1/2	120,7	101,60	6,35	8,74	0,8	4,1	R25
3	133,4	114,30	6,35	8,74	0,8	4,1	R29
3 1/2	154,0	131,78	6,35	8,74	0,8	4,1	R33
4	171,5	149,22	6,35	8,74	0,8	4,1	R36
5	193,5	171,45	6,35	8,74	0,8	4,1	R40
6	219,0	193,68	6,35	8,74	0,8	4,1	R43
8	273,0	247,65	6,35	8,74	0,8	4,1	R48
10	330,2	304,80	6,35	8,74	0,8	4,1	R52
12	406,4	381,00	6,35	8,74	0,8	4,1	R56
14	425,5	396,88	6,35	8,74	0,8	3,0	R59
16	482,6	454,02	6,35	8,74	0,8	3,0	R64
18	546,1	517,52	6,35	8,74	0,8	3,0	R68
20	596,9	558,80	6,35	8,74	0,8	3,0	R72
24	711,2	673,10	6,35	8,74	0,8	3,0	R76

Lap Joint  :

هنگامی که بخواهیم یک خط را که جنس لوله آن Stainless Steel  یا مواد نظیر آن که گرانقیمت هستند ، بوسیله فلنج به یک قسمت دیگر خط یا دستگاه اتصال دهیم  ، از نوعی از فلنج استفاده می کنیم که به لوله اصلی جوش نشود و فقط تکه کوچکی بنام STUB END به لـــوله متصل می شود و عمل fitting بتوسط فلنجی صورت می گیرد که می تواند از جنس کـــــــــــربن استیل باشد.درضمن خوردگی نیز در این حالت پیش نمی آید.دیگر کاربرد این فلنج ها موقعی است که زاویه سوراخهای تجهیز مشخص نباشد و بوسیله  چرخاندن این فلنج می توان آن دو را به همدیگر متصل نمود.

Flat Face :

برای اتصال شیرها و اتصالات چدنی و فلنج های غیر فولادی پمپ ها از این نوع فلنج استفاده می گردد . همچنین برای خطوط فشار پائین (مانند : (Cooling Water –CWR,CWS  که نشتی زیاد مهم نباشد نیز از این نوع فلنج ها استفاده می شود.جهت آب بندی اتصالات نیز از واشرهائی استفاده می شود که قطر خارجی آنها برابر قطر خارجی فلنج است.این واشر همچنین امکان اتصال دو قطعه را غیر ممکن می کند و در نتیجه امکان شکست قطعات نیز کاهش می یابد.

Raised Face:

عمدتاً از این نوع فلنج در پــــــروژه استفاده می شود و دارای ارتفاعی برابر ۱۶/۱ اینچ برای فلنج های کلاس ۱۵۰ و ۳۰۰ و ۴/۱ اینچ برای سایر کلاسها می باشد. واضح است که این فلنج ها بصورت نر ومادگی تولید می گردند.

نحوه اتصال فلنج به لوله :

فلنج ها از نظر نحوه اتصال نیز با همدیگر متفاوتند و به دسته های زیر تقسیم بندی می شوند :

Welding Neck

Slip-On

Screwed

WELDING NECK :

جهت اتصال به اتصالات butt-weld یا نازل های تجهیزات و مخازن در دو نوع معمولی وبلند ساخته می شود.به علت ضخامت کافی در جاهائی که دما زیاد و تنش های برشی ، فشاری  و ارتعاشی وجود دارد بکار می روند.

شکل سمت راست نوع معمولی و شکل سمت چپ نوع بلند است.

Slip-on :

جهت فلنج اتصالاتی مانند زانوئیها به دیگر اتصالات فلنجی و یا فلنج لوله ها مناسب است . این نوع فلنج مقاومت کمتری نسبت به شوک و ارتعاش دارد.مقاومت آن تحت فشار تقریباً یک سوم مقاومت فلنج Welding Neck مشابه می باشد.

فاصله لوله تا انتهای فلنج نیز همانند اتصالات Socket یک شانزدهم اینچ می باشد.

Screwed/Threaded Flange  :

این فلنج ها نیز همانند اتصالات رزوه ای و پیچی است.

علاوه بر کاربردهای بالا، فلنج ها جهت تغییر سایز خط نیز بکار می روند.بنابراین دو نوع «فلنج کاهنده» و « فلنج افزاینده» نیز به دسته بندی های فلنج اضافه می گردد.

فلنج کاهنده در صورتی که اختشاش جریان مهم نباشد از این فلنج جهت تغییر سریع سایز خط استفاده می شود. ولی نباید برای ورودی و خروجی دستگاههائی مثل پمپ از این نوع استفاده کرد.

در مورد فلنج های افزاینده اتصال آن به دستگاههای دواری همچون پمپ و کمپرسور مشکلی بوجود نمی آورد.

در برخی موارد حفره ای روی فلنج  بصورت زیر ایجاد می گردد تا از آن بعنوان Orifice استفاده نمود.شکل زیر نمونه ای از welding neck orifice را نشان می دهد.

سوراخ پیچ در فلنج :

تعداد سوراخ های پیچ و قطر آنها بستگی به سایز فلنج و کلاس فشاری آن دارد.محل قرارگیری سوراخ فلنـــج ها طوری است که چهار سوراخ در روی خطوط عمودی و افقی گذرنده از مرکز قرار نمی گیرند.زاویه بین خط مرکز و اولین سوراخ برابر است با ۳۶۰ تقسیم بر دو برابر تعداد سوراخها و زاویه بین هر دو سوراخ نیز برابر ۳۶۰ درجه تقسیم بر تعداد سوراخها است.

بطور مثال اگر تعداد سوراخها ۴ عدد باشد، زاویه بین خط افقی و اولین سوراخ برابر : ۴۵=۲*۴/۳۶۰ است و زاویه بین سوراخها ۹۰ درجه است.در شکل مقابل آرایش ۸ تائی را نمایش می دهد.

با توجه به اینکه Stud bolt به راحتی باز و بشته می شود اکثراً از این نوع پیچ برای بستن فلنج ها در نظر گرفته می شود .از مزیت های دیگر این نوع پیچ این است که با سایر پیچ هائی که در ساختمان تجهیزات دیگر استفاده می شود متمایز است و در هنگام ساخت و نصب امکان اشتباه بستن این پیچ به تجهیزات دیگر کاهش می یابد..همچنین این نوع پیچ در سایزهای مختلف یافت می شود. محاسبه طول پیچ بوسیله فرمول زیر صورت می گیرد.

L=2(S+He+Hf+x)+Hg S : طول آزاد برابر دو یا سه برابر قطر «پیچ رزوه » He : ضخامت مهره Hf: ضخامت فلنج Hg: ضخامت gasket x:ارتفاع قسمت      Raised Face

برخی از سایز Stud Bolt ها در جدول زیر آمده است:

در برخی موارد نیز جهت انسداد لوله از نوعی فلنج استفاده می شود که محل عبور جریانی ندارد ، به این نوع فلنج نیز فلنج BLIND گفته می شود.

نمایش  نوع فلنج روی نقشه یا مدارک نامگذاری بوسیله کلاس فشاری ، نوع اتصال، نوع صورت فلنج و… صورت می پذیرد. در زیر چند نمونه از نامگذاریها آمده است :

۱	FLANGE WN #150 8.74mm THK. RF ASME B16.47B ASTM A105
2	FLANGE WN #600 SCH 60 RF ASME B16.5 ASTM A105
3	FLANGE SW #150 RF ASME B16.5 ASTM A105
4	FLANGE SCRD #150 RF ASME B16.5 ASTM A105/GALV
5	FLANGE BLIND #300 RF ASME B16.5 ASTM A105
6	FLANGE LAPPED JOINT #300 RF ASME B16.5 ASTM A105
7	ORIFICE FLANGE WM/RF A105 #300 SCH 40
8	FLANGE RED WN #150 8.74mm THK. RF ASME B16.47 SR.B (SFC-2905) ASTM A105
SW : Socket Weld		SCRD : Screwed	WN : Welding Neck
RF : Raised Face		RED : Reduce Flanges	R(T)J : Ring (Type) Joint

در این نامگذاری بعد از اشاره به نوع فلنج ، کلاس فشاری و در برخی موارد ضخامت ذکر شده  و در انتها نیز متریال فلنج نوشته می شود.

Gaskets :

Gasket ها یا واشرها جهت آب بندی مورد استفاده قرار می گیرند. واشرهائی که جهت آب بندی فلنج های تخت (Flat Face) به Full-Face Type موسومند و گسکت هائی که برای فلنج هایRaised Face استفاده می شود را Ring Type می نامند. شکلهای زیر دو نوع از « گسکت رینگی» و نمونه ای از نوع Flat است.

جنس مورد استفاده در گسکت ها معمولاً «آزبست» فشرده و یا  فلز غنی شده از آزبست است.نوع دوم به خاطر اینکه در موقع باز و بسته کردن زیاد آسیب نمی بیند بهتر است. انتخاب جنس واشر بستگی به نوع سیال خطوط و میزان فشار و دمای آن دارد همچنین در مورد خورندگی سیال نیز دقت شود تا گسکت مناسبی انتخاب گردد.نوعی گسکت Flat نیز نیز بنام Spiral Wound داریم که قسمتی از آن بصورت فنری است.در زیر شکل این گسکت آمده است.

در انتخاب نوع گسکت، سختی گسکت نیز مهم است.بطوریکه کارخانجات سازنده علاوه بر مشخصات گسکت ، سختی برینل هم ذکر می گردد.استانداردهائی که در آنها در مورد گسکت و نحوه انتخاب آن توضیحاتی آمده است شامل ASME B16.21 & ASME B16.20  است.ASME B16.21 در مورد گسکت های غیر فلزی است.این استاندارد شامل جداول اندازه ، تولورانس گسکت ها برای فلنج های چدنی است

شیرهای صنعتی (VALVES):

چهار وظیفه اصلی ولوها را میتوان به صورت زیر خلاصه نمود :

برای باز و بسته کردن جریان

کنترل جریان و تنظیم مقدار سیال عبوری

جلوگیری از بازگشت جریان

کنترل و تنظیم فشار جهت جلوگیری از آسیب رسیدن به دستگاه ها و تجهیزات

 ولوها از لحاظ شکل و نحوه محدود کردن جریان در انواع مختلف ساخته می شود تا چهار وظیفه عمده فوق را انجام دهد ، از جمله Gate , Globe , Butterfly , Ball , Plug  Diaphragm ,  Check که در قسمت های بعدی به شرح آنها می پردازیم .

با توجه به محدوده دما و فشاری که ولو در آن کار می کند ، نوع سیال (گاز یا مایع ) و میزان خورندگی سیال ، اجزا و ساختمان ولو ها نیز تغییر می کند . این بدین معناست که ممکن است دو شیری که در یک طبقه بندی ( Gate, Globe,…) هستند از لحاظ شکل ظاهری تفاوت داشته باشند .

بطور کلی ساختمان عمومی شیرها از  قسمت های زیر تشکیل می شود :

قسمتی که وظیفه باز و بسته کردن مسیر را بر عهده دارد و معمولا بصورت دیسک یا توپی است.

بدنه یا BODY  شیر که کلیه قسمت های داخلی را در خود جای میدهد.

ساقه یاSTEM  که وظیفه ایجاد ارتباط بین کاربر و قسمت داخلی را بر عهده دارد .

نشیمنگاه یاSEAT  که قسمت متحرک بر روی آن قرار میگرد  و هنگامی که ولو بسته است وظیفه آب بندی ولو در مقابل جریان را نیز بر عهده دارد. این قسمت به بدنه شیر متصل می گردد.

قسمت آب بندی(Packing) که مانع نشت سیال از قسمت فوقانی می گردد.

Stuffing Box  قسمتی ما بین Stem و Bonnet که Packing  در آن قرار می گیرد.

در برخی موارد برای باز و بسته کردن ولو از یک محرک بیرونی مانند یک موتور الکتریکی  استفاده می شود که به آن Actuator  می گویند.

سرپوش یا Bonnet که در قسمت فوقانی بدنه قرار می گیرد .

بدنه ولوها از متریال های زیر ساخته می شود :

۱- ولوهای برنزی معمولا به سایزهای کوچک و برای سرویس های آب تا دمای ۲۳۰ درجه سلسیوس محدود می شود.البته ممکن است آلیاژهای مختلف برای دما و فشارهای بالا  نیز بکار رود .

۲- از چدن معمولا برای آب و بخار تا دمای ۲۳۰ درجه سلسیوس استفاده می شود و به اندازه های کوچک محدود می شود ، چدن با مقاومت تنشی بالا می تواند برای سایزهای بالا مورد استفاده قرار گیرد.

۳-از مشخصات فولاد چکش خوار می توان به تحمل فشار بالا و مقاومت در برابر تنش و شُک می توان اشاره نمود . بنابراین در چنین شرایطی از این نوع فولاد استفاده می گردد.

۴-چدن داکتیل دارای استحکام کششی بالا ، شکل پذیری خوب و مقاومت بهتر در برابر خوردگی است.

۵-فولادهای آلیاژی دارای تنوع گسترده تری هستند و برای دما و فشار های بالا  و شرایطی سخت تری نسبت به آهن ، چدن و برنز  در بدنه ولوها مورد استفاده قرار می گیرند.

۶-استنل استیل اغلب برای آب شرب و سیالاتی که خوردگی ایجاد می کنند مورد استفاده قرار می گیرد.

۷-ترموپلاستیک ها به سرعت جای خود را در سیستم های یوتیلیتی ( سرویس های بخار ، آب ، هوای ابرار دقیق و … ) پیدا نموده و در جاهائی که سیالات خورنده اجازه استفاده از متریال های متعارف را نمی دادند ویا هزینه استفاده از آن ها بالا بود ، ترموپلاستیک ها مورد استفاده قرار گرفت .بطور کلی ولو های پلاستیک تا دمای ۱۲۰  درجه سانتیگراد و فشار ۱۰۳۵  کیلو پاسکال می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

محرکِ ولو (actuator) :

باز و بسته کردن ولوها اکثراً دستی انجام می گیرد. در هنگامی که نیروی زیادی برای باز و بسته کردن ولو مورد نیاز باشد – مانند شیر های سایز ۶” به بالا، کلاس ۹۰۰ , ۱۵۰۰ پوند- از سیستم چرخ دنده و گیربکس استفاده می شود . سیستم زنجیر نیز موقعی استفاده می گردد که دسترسی به hand wheel سخت است .  ولی در برخی موارد، مثل زمانیکه نیاز به بازو بسته کردن شیر با سرعت بالا مورد نیاز باشد و اپراتور نتواند با این سرعت عمل کند  و یا فضای کافی یا دسترسی به شیر امکان نداشته باشد و مواقعی که شیر باید در محل کنترل شود ، این کار با یک نیروی خارجی صورت می پذیرد که به آن محرک یا actuator گفته می شود. سه نوع actuator برای ولوها وجود دارد ؛ تمام گَرد یا Multiturn که برای gate valve ، globe valve و ولو های دیافراگمی استفاده می شود. نوع دوم actuator   رُبع گرد است که برای ball valve , plug valve , butterfly valve   مورد استفاده قرار می گیرد. نوع سوم نیز actuator  خطی است که در gate valve , diaphragm ,globe valve  مورد استفاده قرار می گیرد.نیروی محرک actuator می تواند موتور (MOV : Motor Operated Valve، فشار هوا (پنوماتیکی ) یا هیدرولیکی باشد.

شیرهای دروازه ای Gate Valve :

 عمل باز و بسته شدن در این شیرها توسط حرکت عمود بر جریانِ یک صفحة کشوئی  که بین دو نشیمنگاه محصور شده صورت می گیرد.در این نوع شیر افت فشار در حالت باز نسبت به بقیه شیرها کمتر است ، بنابراین در جاهائی که در حالت عادی بطور کامل باز یا کاملاً مسدود است مورد استفاده قرار می گیرد و برای کنترل جریان مورد استفاده قرار نمی گیرد.البته در سایزهای بالا از برخی از این نوع شیرها برای کنترل جریان استفاده کرد.کاربرد این نوع ولو معمولاً در سیستم های یوتیلیتی – آب ، هوا، بخار و …- است . شکل زیر یک نمونهGate Valve  ساده را نمایش می دهد .

Hand wheel  در حقیقت دستة فلکه ای شیر است که بوسیله یک مهره حرکت آن در راستای عمودی محدود شده و چرخش آن باعث بالا آمدن و یا پائین رفتن Stem (ساقه) و در نتیجه Gate ، بر روی نشیمنگاه یا Seat Ring می شود . قسمت آب بندی نیز مانع خروج سیال از کنارهای Stem شده و شامل Packing ها ،Gland  و Gland Flange می باشد و قسمتی که Packing ها درون آن قرار می گیرد Stuffing Box گفته می شود . قسمتی از شیر که در بالای بدنه قرارگرفته و به بدنه اتصال یافته سرپوش فلزی یا( Bonnet)  نامیده می شود. Gate یا عضو مسدود کنندة شیر های دروازه ای می تواند به صورت Parallel ،Wedge  ،Through-Conduit  یا  Knife (تخت ، گوه ای شکل ، مجرای مُدور یا چاقوئی) باشد .در نوع صفحه موازی ، عضو مسدود کننده یا Gate صفحه تخت با ضخامت یکسان می باشد ، در حالیکه این قسمت در نوع دوم گوه ای شکل بوده و باز کردن شیر در این نوع راحت تر از حالت Parallel می باشد،در ضمن میزان تنش وارده به صفحه در حالت گوه ای کمتر است ولی به دلیل اینکه هنگام باز بودن شیر، جریان به قسمت بالا نیز راه می یابد ، افت فشار آن بیشتر در این حالت بیشتر است و جریان مغشوش تر می شود . در نوع سوم  gate صفحه ای با مقطع مستطیلی است که حفره ای دایره ای شکل  به اندازه مجرای ورودی شیر بر سطح آن ایجاد شده است.در نوع آخر یا Knife  ، عضو مسدود کننده دارای لبه های تیز است تا چنانچه ذراتی در seat  قرار گرفته باشد ، آنها را قطع کند و آب بندی بهتر صورت گیرد.

 باتوجه به سادگی ساختمان Gate Valve  تعمیر و تعویض قطعات آن راحت تر و کم هزینه تر از بقیه شیرهاست .

شیرهای سماوری Plug Valves  :

شیرهای سماوری با یک چرخش ۹۰ درجه ای ، از حالت کاملاً بسته به حالت کاملاً باز  و برعکس تبدیل می گردند .  این شیرها برای کنترل جریان بصورت دستی استفاده می شوند . شکل زیر ساختمان عمومی این نوع شیرها را نشان می دهد :

ظرفیت این شیرها بستگی به قطر اُرفیس و مساحت سطح روزنهء شیر دارد و هر چه قدر نسبت این قطر به قطر لوله نزدیک باشد بازده شیر به عنوان یک وسیله کنترل کننده جریان ، کم خواهد شد. سه مزیت عمده این نوع شیر عبارت است از :

۱ – نسبتاً ارزان هستند

۲ -  در همان وضعیتی که تنظیم می شوند باقی می مانند

۳ – اپراتورها می توانند وضعیت باز و بسته بودن شیر را کنترل کنند.

باتشکر از توجه شما